CZ299568B6

CZ299568B6 - Solární clánek se solárním kolektorem a akumulacními prvky

Info

Publication number: CZ299568B6
Application number: CZ20010330A
Authority: CZ
Inventors: Fent@Giuseppe; Fries@Jan Richard De
Original assignee: Giuseppe Fent Architekturbüro
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2008-09-03
Also published as: ATE225021T1; EP1073868B1; IL139159A; IL139159A0; EP1073868A1; WO1999054669A1; US6581589B1; DE59902849D1; AU3135599A; CZ2001330A3

Abstract

Solární clánek (1) podle vynálezu, obsahuje voštinovou strukturu (5), která je umístena za sklenenou deskou (2) se zpetným odvetráním, a která vykazuje trvalou akumulacní kapacitu. Solární clánek (1)charakterizuje výtežek (v´) solární energie usporádáním, kterým se vybírá úhel dopadu a které nevede k prehrátí vnitrku (R) místnosti, ani když je slunce ve vysoké poloze. Tepelná casová konstanta sezíská pomocí tepelných izolací (11, 12) a akumulacních prvku (13), které jsou propustné pro páru a jsou postupne spojeny. Tato tepelná casová konstanta zarucuje komfortní teploty vnitrku (R) místnosti také v prípade slabého prídavného topení. Solární clánek (1) výrazne snižuje tepelné požadavky a muže být optimálne prizpusoben velkému rozsahu místních klimatických pomeru, pricemž vydávání zachyceného tepla akumulacními prvky (13) probíhá s maximálním zpoždením alespon ctyri hodiny.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká solárního článku podle úvodní části nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu US 4 59 237 je znám solární článek k získání tepelné energie, která se dá přenášet, podle úvodní části nároku 1. Tento článek je opatřen vně sklopnými stínícími prvky, na způsob žaluzií, a/nebo povlaky, nanesenými na vnější průhledný kryt, které omezují maximální dopadající paprsky. Prostřednictvím připojených absorpčních vrstev se převádí zachycená energie na řadu latentních akumulátorů tepla, které toto teplo chemicky akumulují a při svém ochlazování je pomocí výsledné sekundární krystalizace předávají s časovým zpožděním do ohraničených prostor.

Mezi vzájemně protilehle uspořádanými, a ze všech stran utěsněné uzavřenými akumulátory tepla se vytváří vzduchový polštář, a proto může nastat jenom velmi omezený přestup tepla, takže jsou velmi vysoké ztráty způsobené ochlazením, čímž dochází jenom s poměrně krátkým časovým zpožděním k nepatrnému tepelnému toku dovnitř budovy. Proto není systémově možné citelné vyrovnání denního a nočního provozu. Solární kolektor, obsahující chemikálie, je dále značně výrobně nakládaný, a podle použitého akumulačního média dokonce ohrožuje prostředí a vyža25 duje speciální opatření pro likvidaci odpadů při pozdější výměně nebo při rozebrání.

Je znám dům s nízkou spotřebou energie s voštinovou strukturou, pohlcující sálavé teplo (Felix Schmid, Wármedámmung mít Karton - Tepelná izolace pomocí kartonu - Schweizer EnergieFachbuch 1988, nakladatelství Kůnzler-Bachmann AG, CH-9001 St. Gallen, strana 50-51). Při30 tom jde o solární článek, které jsou obsazeny do systému stavebních prvků k provedení stěny o tloušťce 30 až 40 cm. V dřevěném rámu je umístěna běžná tepelná izolace a předem uložená kartónová voštinová struktura působící jako sluneční kolektor snižuje pokles teploty ve vnějším povrchu domu a minimalizuje tepelný tok zevnitř ven. Vlastní energetický výtěžek ze slunečních dnů je také poměrně nízký, protože solární záření do horizontálních voštin vyrobených ze starého papíru zasáhne jenom jejich spodní čelní oblast, a dostane se dovnitř jenom prouděním s nepatrným přístupem tepla. Tepelná časová konstanta použitého materiálu je sama o sobě nedostatečná, a její negativní účinky zvýší špatnou podélnou vodivost voštin, podmíněnou jejich strukturou, kde tyto voštiny mají dále kanálky přibližně s kruhovým průřezem s stejnou vzdáleností.

V praktickém provozu se ukázalo, že za slunečních dnů jsou kartónové voštiny vystaveny dílčím teplotám až přes 90 °C, zatímco v kalném zimním dnu bylo na stejném místě naměřeno -3 °C. Vlivem těchto vysokých tepelných gradientů nastává urychlené stárnutí materiálu voštin, přičemž se mezi jiným nevratně zhoršuje jejich bobtnatost.

Dále je známa izolační fasáda ze spisu AT-B 375125, která má stabilní strukturu k zastínění, jejíž použití je však omezeno jenom na jižní fasády. Skrze oboustranně uzavřené horizontální kanálky v izolačním materiálu má v zimních měsících docházet k bezprostřednímu přivádění tepelného sálání do budovy. Takto však není možná žádná akumulování tepla a žádné časově zpožděné přivádění tepla do vnitřku budovy. Potřebný vysoký počet kanálků podmiňuje vysoké izolační ztráty, což se projevuje obzvláště negativně, když je velký teplotní rozdíl mezi vnitřkem a vnějškem budovy, tj. při chybějícím slunečním záření, a obzvláště v pozdních nočních hodinách.

Proto je úkolem tohoto vynálezu, vytvořit solární článek, který nebude mít shora uvedené nevý55 hody, a přesto bude mít dobré vlastnosti v létě i v zimě. Solární článek by měl v domě dosáhnout

-1 CZ 299568 B6 co nej vyrovnanějšího průběhu teplot, nezávisle na poloze slunce, přičemž by tam měl umožnit takzvané komfortní klima, a v zimě by měl dosáhnout zřejmého solárního tepelného výtěžku. Solární články musí být provedeny esteticky odpovídajícím způsobem, a musí být integrovány jak do novostaveb, tak do stávajících konstrukcí, alespoň vizuálně přijatelným způsobem. Solární článek musí být přizpůsobitelný místním poměrům pronikání par (vytváření kondenzační vody). Jejich struktura by měla také dovolit jejich integraci a/nebo kombinaci se samonosnými stavebními prvky, které jsou samy o sobě známé.

Kromě toho musí být tyto materiály, použité ke stavbě, biologicky nezávadné a pokud možno přírodní, a měli by dalekosáhle odpovídat podmínkám trvalých staveb (podle Bruntlandské komise), a přesto by měly být hospodárné bez nároků na údržbu. Obzvláště by se neměly používat žádné latentní akumulátory tepla, spočívající na sekundární krystalizací, aby se dalo dosáhlo požadované tepelné časové konstanty.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen pomocí znaků nároku 1. Výraz „selektivní podle úhlu dopadu“, použitý v tomto patentovém nároku se vztahuje na geometrie a struktury ve voštině a na voštině, které v protikladu k voštinám jenom se stejnoměrnými kanálky nebo s kanálky lehce rozšířenými ke sluneční straně, poskytují lepší omezení letních nahřívacích teplot, a v zimě znatelně snižují potřebu tepla.

V praxi to znamená, že do kolektoru dorazí jenom přímé tepelné záření pod úhlem větším než

60° ke kolmici.

Důležité je provedení solárního článku, které je způsobilé k pronikání par, což na jedné straně slouží k dobrému předávání tepla a denních a nočních fázích, a na druhé straně zabraňuje vytváření kondenzační vody v dělicích vrstvách. Toto provedení může být vytvořeno na stavebním objektu v závislosti na světových stranách a na zeměpisných a místních poměrech slunečního svitu.

Tepelná časová konstanta, vypočítaná běžným způsoby, nebo zjištěna experimentálně a/nebo ověřená, je přitom rovněž přizpůsobena místním poměrům, a musí zaručovat výtěžek tepla pro místnosti umístěné vzadu, v nočních hodinách a jejich zpožděné ohřívání ve dne. V praxi to vede ke snížení poklesu teploty mezi vnitřkem a vnějším pláštěm budovy.

Samozřejmě, že při dimenzování izolací musí také, na základě závazných stavebních a energetických předpisů, docházet ke kompromisům, které by ze samotného fyzikálního hlediska často nebyly nutné, protože předmět vynálezu se vztahuje na aktivní, samočinně nastávající tepelný systém.

V následujících závislých nárocích jsou vyznačeny další výhodná provedení předmětu vynálezu.

Objemový poměr, udaný v nároku 2, poskytuje v každém případě, nezávisle na tloušťce materiálu, v protikladu ke známým kartónovým voštinám, vyšší tepelnou kapacitu, a tím lepší akumulační vlastnosti.

Přiřazení, ale také integrace zrcátek, podle nároku 3, umožňuje zlepšení řízení slunečního ozařo50 vání.

V nejjednodušším případě se podle nároku 4 používají plochá zrcátka, která jsou, například jako kovové proužky, přiřazena k voštinovým otvorům.

-2CZ 299568 B6

Obzvláště výhodné je specifické orientování zrcátek nastavené podle potřeby vzhledem v vyrovnání plochy stěny nebo střechy a k zeměpisné poloze, podle nároků 5 a 6.

Další optimalizace, pomocí poněkud vyšších technických nákladů, se dá docílit podle nároků 7.

Vyššího energetického výnosu se může docílit uspořádáním podle nároku 8, takže místnosti umístěné vzadu se mohou použít k vysoušení četných materiálů, neboje tento typ solárních článků, ve spojení s výměníky tepla, využitelný také k ohřevu vody nebo k podpoře vytápění. Takové uspořádání se ukazuje jako příznivé v oblasti střechy, kde lze očekávat vyšší energetický výnos, v závislosti na jejím sklonu, který je svobodně volitelný v širokém rozsahu. Rovněž se dá realizovat předehřívání vzduchu v mechanických domovních ventilačních a klimatizačních zařízeních, pomocí jednoduchých křížových výměníků tepla.

V letních měsících jsou obzvláště účinné stínící prvky a v zimních měsících neruší ozařování při lehce optimální velikosti, neboje ruší jenom málo, viz nárok 9.

Cílem strukturováním dutin ve voštině se může zlepšit pohlcování tepla, viz nárok 10.

Provedením dutin podle nároku 11 se dá ještě více zvýšit resp. optimalizovat solární výtěžek.

Šikmé dutiny podle nároku 12 poskytují zlepšený tepelný výnos, zejména když nejsou dutiny na straně tepelné izolace úplně vzduchotěsné.

Fólie, zmíněná v nároku 13, slouží k zamezení zpětného tepelného toku, způsobeného přepravou vzduchu, do oblasti zadního odvětrávání.

Obzvláště účinný je výtěžek ze zařízení u provedení podle nároku 14.

Zahrnuje dalších tepelných izolací také do voštinových otvorů podle nároku 15 vytváří účelnou alternativu k předem zmíněným fóliím.

Pomocí doplňujícího zahrnutí známých latentních akumulátorů tepla, které v noci opět vydávají přebytek tepla, který je k dispozici během dně, a dále pomocí takzvaných „tepelných trubek“, které přepravují odpařovací teplo z první do druhé oblasti, a způsobují velkou tepelnou izolaci ze druhé do první oblasti, by se dal solární článek podle vynálezu ještě více optimalizovat.

Obě formy provedení se dají kombinovat se všemi variantami solárního článku.

Pro svou velkou hmotu, a tím volitelnou akumulační kapacitu je obzvláště výhodné podle nároku

16 jemná keramika, která se mimoto dá hospodárně příznivě částečně potáhnout glazurou.

Dřevo s vysokou hygroskopičností, podle nároku 17, skrývá obzvláště téměř přírodní konstrukci a potřebuje jenom málo tak zvané „šedé“ energie.

Stanovení týkající se nároku 17 se dá ještě více zvýšit vzhledem k materiálu, uvedeném v nároku 18, přičemž vysoký obsah vody sám o sobě již vytváří vyrovnané mikroklima, a tím se jeví z tohoto pohledu jako ideální materiál, resp.kombinace materiálů.

Tepelná izolace propouštějící zařízení, podle nároku 19, zlepšuje přivádění energie záření, pře50 devším při nízké poloze slunce.

V protikladu k běžným solárním článkům je povrchová struktura sama o sobě známého průhledného krytu převážně vytvořena zvnějšku, což bez znatelné ztráty přenosu energie, vytváří měnivé světelné reflexy, v závislosti na poloze slunce, které se opticky přizpůsobí okolí, resp. jsou ovliv55 něny okolím porovnej s nárokem 20.

-3CZ 299568 B6

Přehled obrázků na výkresech

Dále budou popsány příklady provedení předmětu vynálezu podle výkresu. Na vnějších obráz5 cích jsou přitom stejné funkční díly opatřeny stejnými vztahovými značkami. Na obr. 1 je zjednodušeně zobrazen plášť budovy se solárními články v oblasti stěn a střechy, ajsou zde viditelné jejich skleněné desky, na obr. 2a je v řezu zobrazen solární článek z obr. 1, na obr. 2b jsou v částečném pohledu zobrazeny voštiny v solárním článku z obr. 2a, na obr. 3 je zjednodušeně zobrazena jedna varianta solárního článku se šikmo uspořádanými dutinami, na obr. 4 je zobra10 zena druhá varianta provedení voštiny s plochými zrcátky a parabolickými zrcátky, na obr. 5 je zobrazena třetí varianta s plochými zrcátky a s folií pohlcující teplo, na obr. 6 je zobrazena štěrbinová voština, na obr. 7 je zobrazena štěrbinová voština s vloženým tepelně izolačním materiálem, na obr. 8 je v řezu zobrazen solární článek se zlepšeným pronikáním par, a s obzvláště účinným druhým akumulátorem, na obr. 9 je zobrazena jedna varianta solárního článku podle obr. 8, s dělenou strukturou, na obr. 10 a rovněž na obr. 11 jsou k zachycování a předávání páry, na obr. 12 je v řezu zobrazen solární článek v měřítku 1:1, který je obzvláště vhodný k extrémním klimatickým poměrům na severních fasádách, s první tepelnou izolací, sloužící k vyrovnání teplot a na obr. 13 je zobrazena další voština s latentním akumulátorem tepla, který je šetrný k životnímu prostředí.

Příklady provedení vynálezu

Na všech obrázcích jsou stejné funkční díly opatřeny stejnými vztahovými značkami.

Na plášti budovy, podle obr. 1, jsou umístěny solární články 1, z nichž jsou viditelné pouze samy o sobě známé strukturované skleněné desky 2 a rámy 3. Dále je vyznačen první úhlový rozsah oE který vyznačuje elektromagnetické letní záření, a úhlový rozsah o2, který vyznačuje difúzní záření v zimě, které panuje při nízké poloze slunce, a rovněž je vyznačena kolmice_L. Běžné stavební díly, které jsou zobrazeny jako šrafované, nejsou blíže označeny.

Na obr. 2a, zobrazující solární článek I v řezu, je znázorněna jeho typická konstrukce, s čelními skleněnými deskami 2 (o rozměru: 0,9 x 1,8 m). Obklopující rám 3 z impregnovaného dřeva, s vertikálními děrami T, upíná komerčně běžné těsnění 4 a udržuje skleněnou desku 2 bez napětí.

Za vzduchovou mezerou 15, sloužící ke zpětnému odvětrávání, je umístěna zpětně přesazená voštinová struktura 5, tvořící vlastní solární kolektor. Je zde znázorněn proud přiváděného vzduchu 6 a proud odváděného vzduchu 7. Voštinová struktura 5 je zhotovena z jemné keramiky aje opatřena pravoúhlými voštinovými otvory/dutinami 8, které jsou rozšířeny zešikmením 8\ Tato voština 5 má objemový poměr V, tj. objem VI dutin 8: objemu V2 uzavřenému materiálem voš40 tiny, 0,8 až 1,0 a má již značnou inherentní akumulační hmotu.

Záření v solární energii E se ve skleněné desce 2 známým způsobem převádí dovnitř, podle tloušťky skla a naráží, rovnoběžně se zešikmením 81, na dutinu 8 a je vedeno jako částečně odražené záření yl dovnitř a je dalekosáhle absorbováno hmotou voštinové struktury 5, která se tak tepelně nabíjí. Následně zařazená první tepelná izolace Π_ je dodatečně ostřikována slabým teplým proudem vzduchu, prostřednictvím průchodu 10 ve voštinové struktuře 5, a odvádí tento proud svou porézní strukturou, a přitom přijímá jeho teplo. Přiléhající druhá tepelná izolace 12 slouží hlavně kzamezení odvádění tepla zvnitřku místnosti R směrem ven, a má odpovídající hodnotu k. Další vrstva sestává ze sádrové desky 13, která slouží pro místnost R obvyklým způ50 sobem jako akumulátor vlhkosti a pro vyrovnání vlhkosti při kolísání teplot.

Funkce solárního článku i proto dalekosáhle spočívá na snížení poklesu teploty z vnějšku směrem do vnitřku místnosti R. Časově zpožděný účinek solárního článku I vzniká pomocí pomalého tepelného nabíjená hmoty voštinové struktury 5, díky zpožděnému odvádění tepla skrze tepelné izolace 11 až 13, a takže ve skutečnosti solární článek J_ v nočních hodinách sotva vych-4CZ 299568 B6 ladné, a tím také poklesnou teploty uvnitř místnosti R, bez dodatečného vytápění, jenom o několik stupňů Celsia. Přitom je obzvláště fyziologicky důležité výsledné udržování účinné vysoké teploty povrchu stěn sálavým teplem, což jak známo, je předpokladem pro požadované komfortní klima.

Aktivní část voštinové struktury 5 je patrná z čelního pohledu na obr. 2b. Jsou zde patrné její pravoúhle otvory A, s horizontální šířkou a a vertikální šířkou b, a rovněž průchozí zešikmení 8/, a také průchozí zaoblení 14, které společně vytvářejí strukturu, která je vybrána podle úhlu dopadu, pro záření v. Šířka a dutiny 8 zde činí 14 mm, vertikální šířka 10 mm, horizontální stěny sl ío mezi dutinami je tlustá 8 mm, vertikální stěna s2 má tloušťku 10 mm, přičemž stěny jsou lehce zkoseny. Hloubka t voštinové struktury 5, podle obr. 2a, měří 50 mm, zatímco úhel δ sklonu velkých zešikmení 8/ vytváří úhel 45° s kolmicí L.

V částečném řezu na obr. 3 je opět patrná skleněná deska 2, tentokrát s folií 16, která na ni nale15 pěná, která působí jako frekvenční filtr, a která propouští krátkovlnné solární záření a odráží dlouhovlnné vnitřní tepelné záření, která se nachází na nižší úrovni.

Za skleněnou deskou 2 je opět proud přiváděného vzduchuj) a proud odváděného vzduchu 7, které jsou potřebné pro zadní odvětrávání, a vzadu za nimi je uspořádána voštinová struktura 5, která má dutiny 8 ve tvaru slepých děr, skloněné pod úhlem a proti příslušným zadním stěnám 9.

Voštinová struktura 5 je zhotovena z hrubovláknitého rovnoměrně vrstvového dřeva, které je způsobilé pro difúzi, a má jenom tenké stěny. Šířky a = b činí 8 mm, stěny sf a s2 jsou tlusté 10 mm. Hloubka T voštinové struktury 5 činí 80 mm. Úhel a je 30°. Vzdálenosti mezi skleněnou deskou 2 a voštinovou strukturou 5 činí 25 mm. Folie 16 je vyrobena z polyethylen tereftalátu a je komerčně dostupná.

Také tato voštinová struktura 5jná tepelný akumulační objem, který je v podstatě určen obsahem vody ve dřevu, a méně jeho hmotou, přičemž se osvědčily objemové poměry V, nižší než faktor

4, mezi dutinami 8 a uzavřenou voštinovou strukturou.

Šikmo ustavené dutiny 8 a poskytují velice žádoucí tepelné vrstvení a u větších hladkých dutin 8 poskytují velice žádoucí tepelné vrstvení a u větších hladkých dutin cirkulaci uzavřeného vzduchu, a tím podporují výměnu tepla.

Na obr. 4 je znázorněna další voštinová struktura 5 z jemné keramiky, která má opět dutiny 8 nastavené šikmo pod úhlem a 15°. Zde jsou však vytvořeny čelní partie pomocí nalepených kovových zrcadlových reflektorů 18, přičemž na spodní straně každé dutiny 8 je upevněno leštěné ploché zrcátko 19, skloněné pod úhlem 45°, a na horní straně je vždy upevněno sférické zrcát40 ko 20. Dutiny 8 mají hrubou strukturu s otevřenými póry.

Dráhy paprsků vyznačené v horní části obr. 4 znázorňují funkci zrcátek 19 a 20. Paprsek v, dopadající při vysoké letní poloze slunce je přímo odrážen plochým zrcátkem zpět, zatímco naplocho dopadající paprsky v, se odrážejí od sférického zrcátka, a jsou řízeny jako paprsky V dovnitř dutiny 8 a tam jsou absorbovány hrubým povrchem 82 a jsou převedeny na teplo. Zadní stěna 9 má poměrně velkou akumulační hmotu, takže tento systém vykazuje nejenom energetický výtěžek, ale také vysokou akumulační schopnost.

Obzvláště jednoduše vyrobitelná voštinová struktura 5 je patrná z obr. 5. Dutiny 8 jsou opět sklo50 něny pod úhlem a proti horizontální rovině a na sluneční straně jsou uzavřeny cikcak probíhající černou kovovou fólií 17, opatřenou vždy spodními zrcátky 22. Ke každé dutině 8 je přiřazeno alespoň jedno perforování 25, sloužící k vyrovnání tlaku.

-5CZ 299568 B6

Jak je znázorněno na obr. 5, paprsky dopadající na spodní zrcátko 22 při vysoké poloze slunce ve střední Evropě, pod úhlem ol o velikosti 45°, mění svůj směr, zatímco samotné horizontální paprsky v jsou ještě jako odražené záření V přiváděny do dutin 8.

Právě uvedený příklad provedení připouští značný počet variant:

Může se použít folie 17, jako slabě metalizovaná a napjatá fólie, ve smyslu frekvenčního filtru, může být ale také provedena jako tenký plech, může vykonávat nosnou funkci, a jako pasivní zářič, na způsob retranslační stanice, může vydávat hlubší četné tepelné záření do dutiny 8.

Tento druhý příklad provedení se projevuje především v souvislosti s použitím nevypálené hlíny jako velice účelný materiál pro voštinovou strukturu 5, dává jí potřebnou pevnost, i při silně kolísavé vzdušné vlhkosti. Dále se dá taková voštinová struktura dlouhodobě zpevnit polymery, jako samo o sobě známými přísadami, a je velmi hospodárná.

Ukázalo se, že nevypálená hlína, na základě svého vysokého obsahu vody, přináší vynikající vedení tepla, a že proto vynikajícím způsobem funguje požadované pronikání par v denních a nočních fázích. Při dimenzování celkové konstrukce s voštinovou strukturou, tepelnou izolací a akumulačními prvky je třeba dbát na to. aby nebyly zabudovány žádné parní zábrany, a aby pro20 nikání par v celé konstrukci bylo tak dimenzováno, se zřetelem na nej extrémnější místní povětrnostní podmínky, aby se v ní nevytvořila žádná kondenzační voda. Vysoká akumulační kapacita hlíny přitom také slouží jako určitý druh „vyrovnávacího tlumiče“.

Varianty podle obr. 6 a 7 používají naproti tomu dřevo pro voštinovou konstrukci 5 a jsou, na základě své jednoduché výrobní techniky, obzvláště vhodné pro rustikální oblast. Doporučuje se dřevo s čelním řezem (také zvané dřevo s příčným řezem, která má řeznou plochu kolmo k vláknům), i když z hlediska výrobní techniky je nákladnější, protože jeho účinná akumulační a difúzní schopnost je mnohem vyšší než u podélně řezaného dřeva.

Dutiny 8 jsou zhotoveny jednoduchým vyfrézováním kotoučovou frézou, a jsou dole skloněny pod úhlem a, a před nimi je umístěn nasazený reflexní proužek 24, zatímco vertikální voštinové stěny 23 jsou seříznuty dozadu pod úhlem y. Za voštinovou strukturou 5 jsou umístěny poměrně velké tepelné izolace 12 s odpovídající akumulační hmotou.

Samozřejmě, že se v jednom solárním článku opakuje libovolně často uspořádání podle obr. 6, jenom podle jediné desky.

Na obr. 7 je znázorněn zlepšený akumulační účinek, vložením neprůhledné tepelné izolace 26 s otevřenými póry do dutin 8.

Na obr. 8 je znázorněna voštinová struktura 5 s dutinami 8 skloněnými pod úhlem g = 15° proti horizontální rovině, ze smrkového dřeva, která se speciálně hodí k použití na severní straně budov. Ke zlepšení zachycování vodní páry jsou na straně zadní stěny 9, obrácené směrem dovnitř budovy, uspořádány v pravidelných vzdálenostech horizontálně probíhající drážky 33.

První tepelná izolace 11’ sestává z dělící vrstvy, způsobilé k difúzi, a působí jako vyrovnávací vrstva, druhá izolace 12a sestává z hlíny vyztužené přírodními vlákny (sisal, juta atd.) a má velkou akumulační kapacitu, jak pro vodu, tak se zřetelem na tepelnou kapacitu, a způsobí dosažení žádoucí tepelné časové konstanty, ve spojení s následující tepelnou izolací 12b, která je z minerální vlny střední hustoty.

Z hlediska výrobní techniky je patrné obzvláště jednoduché provedení voštinové struktury 5, podle obr. 9, které je vyrobitelné na každém dřevoobráběcím stroji. Je sestavena z jednotlivých prvků - z obložení, které je podle rozměrů komerčně běžně dostupné - a je vzájemně spojené pomocí per 35 z tvrdého dřeva.

-6CZ 299568 B6

Obr. 10 představuje kombinaci sestavené voštinové struktury 5, podle obr. 8, která je vybavena drážkami 33, analogicky k obr.9, a jejíž výroba je obzvláště hospodárná.

Varianta podle obr. 11 obsahuje pera 36, která jsou vsazena do drážek 37, a přičemž jednotlivé prvky opět vytvářejí dělící štěrbiny 34, které usnadňují výstup páry. Jsou zde rovněž uspořádány snadno vyrobitelné prostory najímání páry, ve formě drážek 33.

Příklad provedení solárního článku i podle obr. 12 znázorňuje obzvláště vyhraněné zadní odvětit) rávání 1_5, s velkým vzduchovým objemem a s velkoryse dimenzovaným prostorem 33' najímání páry, vytvořené ve tvaru trysky. První tepelnou izolací 11' je zde komerčně běžně dostupná dělící vrstva, způsobilá k difúzi (s obchodním označením „Permo sec“, Klóber GmbH & Co. KG, A2544 Leobersdorf), která byla původně vyvinuta pro střechy se stojatými drážkami a způsobuje vyrovnání rozměrů i teploty solárního článku f.

Druhá tepelná izolace sestává z recyklované celulózy (obchodní značky „Farmacel“, Firma Isofloc AG, CH-9015, St. Gallen). Na straně místnosti je opět umístěna sádrová deska 13, která na základě své velké hmoty obsahuje velké množství vázané krystalové vody, a ještě více zlepšuje tepelné a teplotní vyrovnání systému. Obr. 12 je zobrazen v měřítku 1:1.

Příklady použití, znázorněné na obr. 8 až 12, mají kryt z takzvaných solárních skel (značka OPTISDOL-Therm, Pilkington Solar International GmbH, D-506670 Koln), v protikladu k běžnému použití mají svou prizmatickou strukturu 2\ podle obr. 12, zvenku, zatímco uvnitř mají hladký povrch 2225

Tento druh zabudování krytu ve formě skleněné desky 2 dovoluje rozeznání voštinoví struktury 5, umístěné za ní, pomocí jejího stínu, a přizpůsobí se esteticky velice sympatickým způsobem okolí, pomocí polarizačních efektů světla.

Voštinová struktura 5, znázorněná v řezu na obr. 13, obsahuje jednoduše koncipovaný latentní akumulátor tepla, který je schopen, vydávat i velké přebytečné teplo, s časovým zpožděním, do blíže nevyznačených tepelných izolací a akumulačních hmot.

Voštinová struktura 5 se svými poměrně Širokými dutinami 8 má obloukové plochy 28 a 29, přičemž první oblouková plocha 28 má drážkovou strukturu a druhá oblouková plocha 29 má hladkou strukturu. Uvnitř keramické voštinové struktury 5 jsou uspořádány horizontální, čelně utěsněné uzavřené měděné trubky 30, které jsou částečně naplněny odpařovači tekutinou 31, s poměrně nízkým bodem varu.

Když nyní září energie E do dutiny 8, částečně se odráží zpět od čelně uspořádaných zrcátek, kovových desek 19', zasazených v koncové části keramickém materiálu, a je absorbována hrubou drážkovou strukturou první obloukové plochy voštinové struktury 5 a termodynamických důvodů.

Po určité době se ohřeje měděná trubka 30 a postupně také tekutina 31, dokud její zachycená energie nepovede k vytvoření páry a k úplnému odpaření.

V nočních hodinách nyní probíhá obrácený proces, pára 32 začíná kondenzovat na vnitřních stěnách měděné trubky 30 a vydává jim své vypařovací teplo, takže se rozšiřuje ochlazovací fáze voštinové struktury 5, zejména v její zadní části, až do nadcházejícího rána, a působením dodatečně zařazených izolačních materiálů uvnitř místnosti se teplota místnosti sotva sníží jenom o několik desetin stupňů.

-7CZ 299568 B6

Tekutina 31 se může volně vybírat v širokém rozsahu, a tím je přizpůsobitelná podmínkám systému. Jako vhodné se ktomu účelu ukazují parafinované oleje s nízkou teplotou varu, ale také jiné nejedovaté naftové deriváty.

Místo latentního akumulátoru tepla nebo také s ním, se mohou použít „tepelné trubky“, jejichž tepelný ventilový účinek podstatně sníží noční odvádění tepla.

Ve všech uvedených příkladech provedení je vydávání tepla zachyceného akumulačními prvky maximálně zpožděno alespoň o čtyři hodiny. Realizovatelné jsou časové zpoždění až dvanáct ío hodin, takže se dají vzájemně kompenzovat denní a noční fáze.

Jednotlivé uvedené varianty se dají samozřejmě vzájemně v širokém rozsahu kombinovat, dílčím způsobem nebo jako celek. Všem je společný dosažený účinek, totiž, že uvnitř domu poklesne v noci jenom málo teplota stěn a/nebo stropu, a během dne nedojde k žádnému rušivému nevis hodnému tepelnému přínosu.Tím se může udržovat účinná pokojová teplota nízko, bez ztráty komfortu.

V širokém rozsahu je nutno, v závislosti na použitím materiálu, splňovat opatření na ochranu před požárem, resp. je nutno přihlížet k odpovídajícím bezpečnostním předpisům. To se jednodu20 še stane volbou IR-reflexních fólií a/nebo IR-skle, zejména před voštinovou strukturou ze dřeva.

Při výstavbě sídlišť a u velkých budov se doporučuje použít voštinové struktury z nehořlavých materiálů, jako je jemná keramika, jíl a hlína nebo použít alespoň kombinaci těžko zápalných materiálů, aby se snížilo nebezpečí požáru.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Solární článek (1), sestávající ze slunečního kolektoru s průhledným krytem (2) se zadním odvětráním, se strukturou selektivní vůči úhlu dopadu, uzpůsobený k odstínění a k vyrovnávání dopadu slunečního tepelného záření závislého na poloze slunce z hlediska ročních období,

35 z voštinové struktury (5) uzpůsobené k absorbování slunečního tepelného záření, uspořádané za průhledným krytem (2), s přídavnými akumulačními prvky ke zpožděnému vydávání tepla do vnitřku budovy a s tepelnou izolací (12), vyznačující se tím, že sama voštinová struktura (5) na své straně, obrácené ke slunci, je vytvořenajako stacionární struktura s geometrií, která je selektivní co do úhlu dopadu a/nebo že je přímo před voštinovými

40 otvory/dutinami (8), uložena stacionární struktura selektivní co do úhlu dopadu, a že voštinová struktura (5), tepelná izolace (11, 12) jakož i akumulační prvky (13) jsou propustné pro páru a dimenzovány tak, že difúze par v denních a nočních fázích leží pod vytvářením kondenzační vody, a časově uzpůsobeny k vydávání tepla zachyceného akumulačnímu prvky (13) do vnitřku budovy s časovým posuvem jako maxima o čtyři až dvanáct hodin.
2. Solární článek podle nároku 1,vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) má objemový poměr (V) dutin (8) k uzavřenému objemu (V2) nižší než 4:1, s výhodou nižší než 2:1.
3. Solární článek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň částečně a

50 v oblasti dutin (8) nebo ve struktuře selektivní co do úhlu dopadu jsou vytvořena zrcátka (19, 20,

24).
4. Solární článek podle nároku 3,vyznačující se tím, že zrcátky jsou plochá zrcátka (19)·

-8CZ 299568 B6
5. Solární článek podle nároku 3, v y z n a č u j í c í se tí m , že zrcátky (19, 20, 24) jsou plochá zrcátka (19) nebo sférická zrcátka (20), a že jsou uzpůsobena k odrážení sálavého tepla (E) do dutin (8) při nasměrování na nízkou polohu slunce.

5
6. Solární článek podle nároku 3, vyznačující se tím, že zrcátky (19, 20, 24) jsou plochá zrcátka (19, 24) nebo sférická zrcátka (20), a že jsou uzpůsobena k odražení sálavého tepla (E) z voštinových otvorů (8) směrem ven při nasměrování na vysokou polohu slunce.
7. Solární článek podle nároku 5 nebo 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že zrcátko (19) je vytio vořeno jako bifokální.
8. Solární článek podle nároku 1,vyznačující se tím, že dutiny (8) voštinové struktury (5) mají alespoň na své straně obrácené ke slunci větší rozměry ve směru větší výšky slunce, než v ortogonálním směru.
9. Solární článek podle nároku 1,vyznačující se tím, že dutiny (8) voštinové struktury (5) mají stínící prvky (18, 19), které tyto dutiny (8) přesahují.
10. Solární článek podle nároku 8, vyznačující se tím, že dutiny (8) voštinové struk20 tury (5) mají alespoň částečně strukturovaný povrch (8).
11. Solární článek podle nároků 8, 9 nebo 10, v y z n a č u j í c í se tím, že dutiny (8) mají tvar zužující se směrem dovnitř.

25
12. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že dutiny (8) jsou skloněny, přičemž jejich otvory směrované ke slunci jsou uloženy níže než zbývající dutina (8).
13. Solární článek podle nároku 1 nebo 12, vyznačující se tím, že před voštinovou strukturou (5) je předřazena průhledná fólie (16) uzpůsobená k zamezení výměny vzduchu.
14. Solární článek podle nároku 13, vyznačující se tím, že fólií (16) je černý zářič (17) a v oblasti každého voštinového otvoru (8) má alespoň jedno perforování (25).
15. Solární článek podle nároku 1 nebo 8, vyznačující se tím, že voštinové otvory (8)

35 jsou alespoň částečně opatřeny přídavnou tepelnou izolací (26)
16. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) je vytvořena v jemné keramice.

40
17. Solární článek podle nároku 1,vyznačující se tím, že voštinová struktura (5) sestává ze dřeva, s výhodou dřeva řezaného napříč vláken.
18. Solární článek podle nároku 1, vyznačující se t í m, že voštinová struktura (5) a/nebo alespoň jedna tepelná izolace (11) sestává z nevypálené hlíny nebo sádry vyztužené pří45 rodními vlákny a/nebo polymemími přísadami.
19. Solární článek podle některého z nároků 1 až 18, vyznačující se tím, že tepelná izolace (11) přiléhající k voštinové struktuře (5) je propustná pro záření.

50 20. Solární článek podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že průhledný kryt (2) má strukturovaný vnější povrch (2') obrácený ke slunci a vnitřní hladký povrch (2).